新材料科學(xué)技術(shù)

新材料科學(xué)技術(shù)物理學(xué)院“國(guó)培計(jì)劃”講座肖循新材料科學(xué)技術(shù)一二三五

材料科學(xué)概述碳纖維復(fù)合材料超導(dǎo)材料新型陶瓷納米科學(xué)技術(shù)四六光纖七石墨烯一、材料科學(xué)概述

材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會(huì)生產(chǎn)力的重要因素；材料的發(fā)展推動(dòng)了人類的物質(zhì)文明，成為標(biāo)志人類社會(huì)進(jìn)步的重要里程碑。20世紀(jì)中葉以來，世界各國(guó)對(duì)新材料的研究和開發(fā)都十分重視，出現(xiàn)了一個(gè)“材料革命”的新時(shí)代。當(dāng)前人類進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，材料與信息、能源并稱為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料科學(xué)技術(shù)本身也是高新科學(xué)技術(shù)的的重要組成部分。1、材料的重要性一、材料科學(xué)概述

1、材料的重要性低損耗光導(dǎo)纖維———光纖通信

超高純半導(dǎo)體———超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)

一、材料科學(xué)概述

2、材料原因?qū)е碌臑?zāi)難

1986年挑戰(zhàn)者號(hào)，升空72秒爆炸。費(fèi)曼調(diào)查：火箭助推器某處O型密封圈在攝氏10度以下失去彈性，造成液氫泄漏。1912年泰坦尼克號(hào)沉沒原因：鋼材含硫高，脆性斷裂。

一、材料科學(xué)概述

天然材料３、材料的發(fā)展

燒煉材料

合成材料

可設(shè)計(jì)材料

智能材料石器陶器青銅器鋼鐵的使用合成材料的使用新型材料的使用一、材料科學(xué)概述原始人打造的石器印地安人用的石斧石器時(shí)代青銅鼎青銅器時(shí)代青銅寶劍青銅編鐘鐵器時(shí)代鐵斧鐵犁陶鷹鼎——仰韶文化廟底溝類型高36cm三彩——我國(guó)古代陶器中一顆璀燦的明珠

日用陶瓷－盤子建筑陶瓷－墻面磚化工陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷－陶瓷刀

功能陶瓷－電子陶瓷

飾面瓦－魚鱗瓦電瓷絕緣子氧化鋅避雷器

紡織瓷件氧化鋁陶瓷電阻

氧化鋁髖關(guān)節(jié)

高純氧化鋁透明陶瓷管

高壓鈉燈氮化硅陶瓷刀具氮化硅軸承球氮化硅陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子

氮化硅陶瓷吸管光電信息材料新型材料半導(dǎo)體材料制成的芯片碳纖維材料制成的自行車前叉新型材料塑料制成的MP3外殼記憶合金(鎳鈦合金)新型材料一、材料科學(xué)概述

按化學(xué)組成：金屬、無機(jī)非金屬、高分子和復(fù)合４、材料的分類

按結(jié)構(gòu)：晶體、非晶體、液晶

按性能：結(jié)構(gòu)、功能

按應(yīng)用：電工、電子、光電子、信息、能源、生物醫(yī)學(xué)、航天航空、光學(xué)一、材料科學(xué)概述

新材料：指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有優(yōu)異特性和功能并能滿足技術(shù)進(jìn)步所需的材料

光電子信息材料

先進(jìn)復(fù)合材料：樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料

一、材料科學(xué)概述

新型高分子材料：導(dǎo)電塑料做成的塑料電池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子新型陶瓷材料

新型金屬材料：記憶合金、鋁合金、金屬玻璃超導(dǎo)材料二、納米科學(xué)技術(shù)

1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將根據(jù)人類意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢(mèng)想。

1982年，德國(guó)科學(xué)家發(fā)明研究納米材料的重要工具——掃描隧道顯微鏡，揭示了一個(gè)可見的原子、分子世界，對(duì)納米技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了極大的促進(jìn)作用。

1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。

1991年，碳納米管被發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的100倍，成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，將被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開關(guān)以及納米級(jí)電子線路等。1、納米技術(shù)的發(fā)展歷程

二、納米科學(xué)技術(shù)

1989年美國(guó)斯坦福大學(xué)搬動(dòng)原子團(tuán)“寫”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個(gè)氙原子排出“IBM”。

1993年中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫出“中國(guó)”二字，標(biāo)志著我國(guó)開始在國(guó)際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。

1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計(jì)算機(jī)。

1999年，美國(guó)和巴西科學(xué)家在進(jìn)行碳納米管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個(gè)病毒的重量；此后不久，德國(guó)科學(xué)家研制出能稱量單個(gè)原子重量的秤，打破了美國(guó)和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。

1、納米技術(shù)的發(fā)展歷程

跳蚤頭發(fā)紅細(xì)胞病毒從宏觀世界到微觀世界Pt/TiO2

催化劑DNA2nm單壁碳管1.4nmC600.7nmUnderstandingSizeHowbig(small)arewetalkingabout?10centimeters1centimeterUnderstandingSize100micrometersUnderstandingSize10micrometersUnderstandingSize1micrometerUnderstandingSize100nanometersUnderstandingSize10nanometersUnderstandingSize1nanometerUnderstandingSize碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩

在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀。用碳納米管做繩索，是惟一可以從月球上掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球—月球的電梯，人們?cè)谠虑蚨ň泳秃苋菀琢?。二、納米科學(xué)技術(shù)

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（一）G.Binning

和

H.Rohrer發(fā)明了STMG.Binning

和

H.Rohrer1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)48個(gè)Fe原子形成“量子圍欄”二、納米科學(xué)技術(shù)

納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)和納米醫(yī)學(xué)等

２、納米技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和前景

納米自潔產(chǎn)品、納米藥物、納米飛行器、新一代計(jì)算機(jī)

二、納米科學(xué)技術(shù)

二、納米科學(xué)技術(shù)

二、納米科學(xué)技術(shù)

英特爾幾乎所有的處理器都基于45納米技術(shù)。一般來講，處理器使用的納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)越小，處理器的速度越快，能效越高。英特爾將于09年12月17日展示其用于筆記本電腦的新型處理器。此次展示具有重要意義，因?yàn)檫@將是英特爾首次展示其即將投入商用的下一代32納米技術(shù)。

三、碳纖維復(fù)合材料

2010年7月，波音公司的787“夢(mèng)幻客機(jī)”（Dreamliner）第一次飛出美國(guó)，在英國(guó)范堡羅國(guó)際航空展亮相?！皦?mèng)幻客機(jī)”包含了許多重要的技術(shù)創(chuàng)新，采用高科技的復(fù)合材料代替鋁是最重要的一點(diǎn)，該飛機(jī)50％的主要結(jié)構(gòu)如機(jī)身和機(jī)翼采用了碳纖維合成材料。相比之下，波音777的復(fù)合材料用量只有17%。復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，大大降低飛機(jī)的重量，所以“夢(mèng)幻客機(jī)”與同等載客量客機(jī)相比耗油量可減少20%。同時(shí)復(fù)合材料還抗腐蝕，提高了飛機(jī)壽命，每架787預(yù)期可飛行50年。

1、碳纖維復(fù)合材料

三、碳纖維復(fù)合材料

一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，由一層層以六角型排列的碳原子構(gòu)成。碳纖維與石墨兩者的差別在于層與層之間的連接，石墨是晶體結(jié)構(gòu)，層間連接松散；而碳纖維不是晶體結(jié)構(gòu)，層間連接是不規(guī)則的，這樣可防止滑移，增強(qiáng)物質(zhì)強(qiáng)度。碳纖維具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、低電阻、高熱導(dǎo)、低熱膨脹、耐輻射等優(yōu)良特性，還具有纖維的柔曲性，比強(qiáng)度和比模量?jī)?yōu)于其它纖維增強(qiáng)體。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成碳纖維復(fù)合材料。1、碳纖維復(fù)合材料

三、碳纖維復(fù)合材料

1、碳纖維復(fù)合材料

三、碳纖維復(fù)合材料

宇航航空工業(yè)２、應(yīng)用領(lǐng)域

體育運(yùn)動(dòng)器材

壓力容器

土木建筑領(lǐng)域四、新型陶瓷

新型陶瓷采用人工合成的高純度無機(jī)化合物為原料，在嚴(yán)格控制的條件下經(jīng)成型、燒結(jié)和其他處理而制成具有微細(xì)結(jié)晶組織的無機(jī)材料。新型陶瓷以其獨(dú)特的優(yōu)異性能，已成為航天、航空、建筑、冶金、機(jī)械、化工、電子、生物等工程技術(shù)中的關(guān)鍵材料，且應(yīng)用領(lǐng)域仍不斷擴(kuò)展.

１、新型陶瓷的性能與用途

四、新型陶瓷

２、工程陶瓷

在工程結(jié)構(gòu)上使用的陶瓷稱為工程陶瓷。高溫下強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點(diǎn)。

四、新型陶瓷

３、功能陶瓷

利用陶瓷對(duì)聲、光、電、磁、熱等物理性能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷。

四、新型陶瓷

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（二）歷史上，僅1～3%的磁電阻曾經(jīng)在磁記錄和傳感器等領(lǐng)域取得過輝煌的成就。磁場(chǎng)引起的電阻變化1988年發(fā)現(xiàn)高達(dá)百分之幾十的巨磁電阻，引發(fā)人們對(duì)其起因和應(yīng)用研究的濃厚興趣，自此之后以磁電子(magnetoelectronics)或自旋電子(spintronics)等作為關(guān)鍵詞的文章頻繁地出現(xiàn)在國(guó)際頂尖刊物上磁電阻效應(yīng)1986年德國(guó)克魯伯格教授首先在由非磁金屬層隔開的鐵磁金屬多層膜中觀察到相鄰鐵磁層之間有反鐵磁交換耦合作用鐵磁金屬非磁金屬層鐵磁金屬重要的發(fā)展過程(GiantMagnetoresistance

簡(jiǎn)稱GMR)巨磁電阻隨后發(fā)現(xiàn)，金屬多層膜中鐵磁金屬層間的耦合隨中間層厚度的變化耦合既可能是鐵磁的也可能是反鐵磁的，呈現(xiàn)周期性振蕩，振蕩周期約為1nm

鐵磁金屬非磁金屬層鐵磁金屬d1988年法國(guó)費(fèi)爾小組在非磁金屬層隔開的鐵磁金屬多層膜中觀察到磁場(chǎng)引起電阻大幅度下降，磁電阻值高達(dá)百分之幾十，第一次出現(xiàn)“巨磁電阻”的名詞CrFeCrFeCrFeFe在巨磁電阻發(fā)現(xiàn)后不久，很快就研制出各種各樣磁電子器件，如：磁傳感器（1994）、自旋晶體管（1993）、讀出磁頭（1997）、存儲(chǔ)器（1997）等。這些磁電子器件的成功研制使得信息科學(xué)與技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。巨磁電阻效應(yīng)是科學(xué)研究從基礎(chǔ)理論創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為高新技術(shù)最后占領(lǐng)市場(chǎng)的一個(gè)成功范例！2007年度分享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)法國(guó)費(fèi)爾德國(guó)克魯伯格以巨磁電阻為標(biāo)志一門新的學(xué)科－磁電子學(xué)誕生在ABO3型Mn基鈣鈦礦氧化物(A為三價(jià)稀土元素或二價(jià)堿土)中觀察到特別大的磁電阻，因磁電阻值遠(yuǎn)大于GMR或TMR，故稱之為龐磁電阻（CMR

）過渡金屬鈣鈦礦氧化物強(qiáng)磁性絕緣體（1950年前后）鐵磁性金屬（1950年前后）龐磁電阻（1989年以后）磁-電耦合（近年來研究熱點(diǎn)問題之一）ColossalMagnetoresistance

簡(jiǎn)稱CMR龐磁電阻強(qiáng)磁性絕緣體五十年代合成了大量鈣鈦礦型過渡金屬氧化物，如：RFeO3、RCrO3

、RMnO3，目的是獲得絕緣性好同時(shí)又具有強(qiáng)磁性的材料磁性，嚴(yán)格講是亞鐵磁性，即磁矩不相互抵消的反鐵磁有序，源于磁性離子間的超交換作用由于磁性離子局域磁矩間的反平行取向，電子不能在兩者之間遷移，因此，這些化合物具有良好的絕緣性超交換作用超交換龐磁電阻材料Mn-O層是鐵磁的，但相鄰Mn-O層間呈反鐵磁性耦合，類似鐵磁金屬多層膜的情況鐵磁層鐵磁層反鐵磁耦合是否會(huì)表現(xiàn)出類似在多層膜中觀察到的GMR或TMR效應(yīng)？

La1-xBx

Mn3+1-xMn4+x

O3LaMnO3晶體結(jié)構(gòu)和磁特征始于1989年研究的初衷實(shí)驗(yàn)表明，磁場(chǎng)引起居里溫度附近電阻的大幅度降低，相應(yīng)的磁電阻遠(yuǎn)大于GMR或TMR，故稱為龐磁電阻五、超導(dǎo)材料

超導(dǎo)材料是具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線性質(zhì)的材料。超導(dǎo)材料和常規(guī)導(dǎo)電材料的性能有很大的不同，主要有以下性能：1）零電阻性。超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場(chǎng)在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。2）完全抗磁性。超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，只要外加磁場(chǎng)不超過一定值，磁力線就不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場(chǎng)恒為零。

１、超導(dǎo)材料性能及研究歷史

五、超導(dǎo)材料

3）約瑟夫森效應(yīng)。兩超導(dǎo)材料之間有一薄絕緣層（厚度約1納米）而形成低電阻連接時(shí)，會(huì)有電子對(duì)穿過絕緣層形成電流，而絕緣層兩側(cè)沒有電壓，即絕緣層也成了超導(dǎo)體。當(dāng)電流超過一定值后，絕緣層兩側(cè)出現(xiàn)電壓，或者也可加一電壓，這時(shí)直流電流變成高頻交流電，并向外輻射電磁波。4）同位素效應(yīng)。超導(dǎo)體的臨界溫度Tc與其同位素質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大而Tc越低，這稱為同位素效應(yīng)。例如，原子量為199.55的汞同位素，它的Tc是4.18K，而原子量為203.4的汞同位素，Tc為4.146K。

１、超導(dǎo)材料性能及研究歷史

五、超導(dǎo)材料

1911年，荷蘭物理學(xué)家昂尼斯（Onnes）發(fā)現(xiàn)，水銀的電阻率并不象預(yù)料的那樣隨溫度降低逐漸減小，而是當(dāng)溫度降到4.15K附近時(shí)，水銀的電阻突然降到零。1933年，邁斯納（Meissner）和奧森菲爾德（Ochsenfeld）將金屬放在外加磁場(chǎng)中，然后設(shè)法使金屬由非超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)以觀察磁力線變化，發(fā)現(xiàn)在非超導(dǎo)態(tài)時(shí)磁力線將穿過金屬體內(nèi)部；而在超導(dǎo)態(tài)時(shí)，磁力線被排斥在金屬體外。這一現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體的抗磁性，或稱邁斯納效應(yīng)。

１、超導(dǎo)材料性能及研究歷史

五、超導(dǎo)材料

1973年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)合金——鈮鍺合金具有當(dāng)時(shí)最高的臨界溫度Tc=23.2K。1986年4月，美國(guó)國(guó)際商用機(jī)械公司設(shè)在瑞士蘇黎世的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)Tc達(dá)30K的超導(dǎo)材料，其組成是鋇、鑭、銅的氧化物。這一發(fā)現(xiàn)，使保持了13年的23.2K超導(dǎo)轉(zhuǎn)變記錄被打破，并開創(chuàng)了用金屬氧化物做超導(dǎo)材料的新領(lǐng)域。1986年12月，日本東京大學(xué)工學(xué)部又將Tc提高到37K，而中國(guó)科學(xué)院物理研究所趙忠賢等人將Tc提高到48.6K，并在70K有超導(dǎo)跡象。中國(guó)科學(xué)家所取得的進(jìn)展打破了美國(guó)科學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者麥克米倫（E.M.Mcmillan）關(guān)于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度上限為40K的極限論，鼓舞了世界各國(guó)的同行。美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》1987年1月8日發(fā)表美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室卡瓦博士的評(píng)論說：如果北京的研究結(jié)果受到重視，“世界將會(huì)完全不一樣”。而哥倫比亞大學(xué)教授關(guān)鍵熊博士說：“這是中國(guó)的第一個(gè)具有歷史意義的實(shí)驗(yàn)成就”。日本科學(xué)家則稱這為“世界第一流”成就。同年12月，美國(guó)休斯頓大學(xué)朱經(jīng)武教授宣布獲得了40.8K的超導(dǎo)材料；1987年2月15日朱經(jīng)武教授與吳茂昆教授又宣布獲得了98K的超導(dǎo)材料。

１、超導(dǎo)材料性能及研究歷史

五、超導(dǎo)材料

1987年2月，中國(guó)科學(xué)院物理研究所在北京舉行的中外記者招待會(huì)上宣布獲得了100K以上的超導(dǎo)溫度，并公布了該超導(dǎo)材料的組成。1987年3月2日，日本科技廳金屬材料研究所小川惠一等人，按照中國(guó)科學(xué)院公布的超導(dǎo)材料組成配置驗(yàn)證，也宣布獲得了100K的超導(dǎo)溫度；次日，該所的戶葉一正領(lǐng)導(dǎo)的小組則獲得了123K的超導(dǎo)溫度。1987年3月4日，中國(guó)科學(xué)院也宣布獲得了123K的超導(dǎo)溫度。1987年3月9日，日本北海道大學(xué)宣布獲得175K超導(dǎo)溫度；同一天中國(guó)科技大學(xué)宣布獲得130K的超導(dǎo)溫度。1987年3月19日，中國(guó)科技大學(xué)宣布獲得215K的超導(dǎo)溫度。1987年3月28日，美國(guó)韋恩大學(xué)宣布獲得240K的超導(dǎo)跡象。1987年4月6日，蘇聯(lián)科學(xué)院宣布獲得250K的超導(dǎo)溫度。蘇聯(lián)這一成果表明，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變已可在室溫下實(shí)現(xiàn)，不過美國(guó)科學(xué)家中有人對(duì)蘇聯(lián)這一成果表示懷疑。1987年5月27日，美國(guó)紐約一家能源轉(zhuǎn)換設(shè)備公司宣布獲得260K的超導(dǎo)溫度。1987年5月28日，印度國(guó)立物理研究所宣布獲得299K的超導(dǎo)溫度。1987年6月4日，蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)低溫研究所宣布獲得308K的超導(dǎo)溫度。從此，超導(dǎo)發(fā)展進(jìn)入了高溫超導(dǎo)階段。１、超導(dǎo)材料性能及研究歷史

五、超導(dǎo)材料

超導(dǎo)技術(shù)是研究物質(zhì)在超導(dǎo)狀態(tài)下的性質(zhì)、功能以及超導(dǎo)材料、超導(dǎo)器件的研制、開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)。

２、超導(dǎo)強(qiáng)磁技術(shù)五、超導(dǎo)材料

２、超導(dǎo)強(qiáng)磁技術(shù)超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置五、超導(dǎo)材料

２、超導(dǎo)強(qiáng)磁技術(shù)

在列車車輪旁邊安裝小型超導(dǎo)磁體，在列車向前行駛時(shí)，超導(dǎo)磁體則向軌道產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，并和安裝在軌道兩旁的鋁環(huán)相互作用，產(chǎn)生一種向上浮力，消除車輪與鋼軌的摩擦力，起到加快車速的作用。五、超導(dǎo)材料

超導(dǎo)弱磁技術(shù)的理論基礎(chǔ)是約瑟夫森效應(yīng)。利用這種效應(yīng)制成的超導(dǎo)電子器件，將具有功耗低、噪聲小、靈敏度高、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，可進(jìn)行高精度、弱信號(hào)的電磁測(cè)量，也可用作超高速電子計(jì)算機(jī)元器件等。

３、超導(dǎo)弱磁技術(shù)六、光纖

1966年7月，英國(guó)電機(jī)工程師學(xué)會(huì)的學(xué)報(bào)登載了人稱“光纖之父”的英籍華裔科學(xué)家高錕博士一篇題為“光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)”的論文。文中提出，用石英基玻璃纖維進(jìn)行長(zhǎng)距離信息傳遞，將帶來一場(chǎng)通訊事業(yè)的革命。并指出當(dāng)玻璃纖維損耗率下降到20分貝/公里時(shí)，光纖通訊即可成功，這在科學(xué)界掀起了光纖研究的熱潮。

１、光纖的發(fā)明

六、光纖

光纖為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，由折射率較高的纖芯和折射率較低的包層組成。光纖透明、纖細(xì)，雖比頭發(fā)絲還細(xì)，卻具有把光封閉在其中并沿軸向進(jìn)行傳播的性能。通常為了保護(hù)光纖，包層外還往往覆蓋一層塑料加以保護(hù)，其中纖芯的芯徑一般為50或62.5微米，包層直徑一般為125微米。光纖通信就是因?yàn)楣饫w的這種神奇結(jié)構(gòu)而發(fā)展起來的以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。纖芯區(qū)域完成光信號(hào)的傳輸，包層則是將光封閉在纖芯內(nèi)，并保護(hù)纖芯，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度。

２、光纖的結(jié)構(gòu)與光信號(hào)傳輸

六、光纖

頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、工作性能可靠、成本不斷下降

３、光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

六、光纖

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（三）六、光纖

高錕，華裔物理學(xué)家，擁有英國(guó)、美國(guó)國(guó)籍并持中國(guó)香港居民身份，目前在香港和美國(guó)加州山景城兩地居住。高錕為光纖通訊、電機(jī)工程專家，華文媒體譽(yù)之為“光纖之父”、普世譽(yù)之為“光纖通訊之父”（FatherofFiberOpticCommunications），曾任香港中文大學(xué)校長(zhǎng)。2009年，與威拉德·博伊爾和喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。七、石墨烯

2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·K·海姆(AndreK.